Systèmes optiques à deux lentilles convergentes

Présentation au sujet: "Systèmes optiques à deux lentilles convergentes"— Transcription de la présentation:

1 Systèmes optiques à deux lentilles convergentes
permettant d’observer des objets invisibles à l’œil nu 1) La lunette astronomique Parce que l’objet observé, bien que de grande taille, est très lointain… 2) Le microscope Parce que l’objet observé, bien que très proche, est très petit…

2 Un objet AB très éloigné…
… Une étoile… Observé à l’aide d’une lunette astronomique (L.A.) : B… A… (L.A.) L.A. Condition de parallélisme des rayons issus d’un point (de l’) objet : Les rayons lumineux provenant d’un point objet très éloigné (« à l’infini ») et venant sur une très petite portion de surface (par rapport à la distance objet-lunette), en l’occurrence l’entrée de la lunette, peuvent être considérés comme parallèles entre eux. (L.A.) B Agrandissons cette zone…

3 Quel doit être le rôle de la lunette astronomique ?
Votre réponse doit dépasser la phrase : « donner A’B’, image très agrandie de l’objet AB »… 𝐵 ∞ … ou bien… 𝐴 ∞ … (lunette astronomique) 𝐴′ ∞ … Questions : - A’B’ est-elle droite ou renversée ? - Pourquoi A’B’ à l’infini ? - Peut-on fabriquer la lunette avec une seule lentille ? 𝐵′ ∞ …

4 Ce sera un système à deux lentilles convergentes :
Un objectif L1 (par lequel entre la lumière provenant de l’objet AB observé) Un oculaire L2 (par lequel la lumière sort de la lunette pour former A’B’) Parenthèse : discussion à propos du meilleur emplacement pour l’œil de l’observateur Un système double, donc : A1B1, image de AB donnée par L1, joue « ensuite » le rôle d’objet vis-à-vis de L2 qui permet de « finalement » former A’B’. Un système afocal : AB et A’B’ sont « à l’infini »

5 Construisez le parcours des rayons permettant de former A’B’
Une feuille dans le sens de la longueur, une règle graduée, un crayon… … Vos connaissances sur la traversée des lentilles minces par certains rayons… Construisez le parcours des rayons permettant de former A’B’ AB vu sous l’angle a = 10° f’1 = 1,00 m f’2 = 20,0 cm Diamètre de L1 : 6 cm échelle verticale 1/1 Diamètre de L2 : 6 cm échelle horizontale 1/10 = 𝜶′ 𝜶 Question : Que vaut G le grossissement de notre lunette astronomique ? (développements : G = f’1/f’2 tan a = a ? exemples concrets de valeurs de a )

6 Où placer mon œil ?? Oui, si l’on s’intéresse à la quantité de lumière
Je positionne enfin ma lunette vers le ciel afin d’observer les étoiles… Question technique : Où placer mon œil ?? Cette question a-t-elle un sens dans la mesure où les rayons sortent parallèles entre eux ? Oui, si l’on s’intéresse à la quantité de lumière sortant de la lunette par l’oculaire et entrant dans mon œil !

7 Construire l’image correspondante
Considérons donc notre lunette différemment : (Considéré comme un objet lumineux) Une zone de l’espace produisant de la lumière… observée à travers une seule lentille… L’objectif L’oculaire Construire l’image correspondante (l’image de l’objectif donnée par l’oculaire) Quel est l’intérêt de l’image obtenue ? (Appelée cercle oculaire, pourquoi ?)

8 Observé de près avec un microscope
Un objet très petit… Observé de près avec un microscope Grossissement G = 2500 On observe AB, un spore de champignon de 2 mm de diamètre On veut que l’image se forme à l’infini (afin de ne pas accommoder avec notre œil normal…) Travail du microscope : - L’objectif permet de former A1B1, image très agrandie de AB - L’oculaire permet d’observer A1B1 comme avec une loupe (image vue : A’B’)

9 G= 𝛼′ 𝛼 = 𝛾 1 × d × c2 g1 = 𝐴 1 𝐵 1 𝐴𝐵 g1, g2... (a, a’, G, …)
Discussions, schémas, établissements d’expressions… (a, a’, G, …) A l’aide de valeurs caractéristiques de l’appareil… f’1 (ou c1) , f’2 (ou c2), d (la distance correspondant au pp)… g1, g2... g1 = 𝐴 1 𝐵 1 𝐴𝐵 a = 𝐴𝐵 𝑑 𝜶 ′ = 𝑨 𝟏 𝑩 𝟏 𝒇′ 𝟐 G= 𝛼′ 𝛼 = 𝛾 1 × d × c2

10 Calculs…

11 Mon œil. Que faire ? L’objet a une certaine épaisseur …
Problème technique inévitable : L’objet a une certaine épaisseur … et nous souhaitons tout voir net sans modifier les réglages de mise au point… Que faire ? Que vaut la latitude de mise au point de mon microscope ? (l’épaisseur maximum d’un objet que je peux voir net partout en même temps sans toucher au réglage de mise au point) Mon œil. Ce qui va me donner la clé du problème :